Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ ИЗ СИНЕЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

Ефимов А.А., Ефимова М.В.

Целью проведенной работы являлось определение способов, технологических режимов получения пищевой белковой добавки из термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium, характеризующихсявысоким (35,08% органической части) содержанием протеина.

В качестве сырья использовали биомассу водорослей, культивированных в искусственных условиях. При оптимальных условиях культивирования накопление биомассы достигало 50 мг сухого вещества в час с 1 м2поверхности.

Существующие технологии получения белковых продуктов из синезеленых водорослей в основном предусматривают выделение белков из биомассы путем их последовательной экстракции водой, растворами солей, раствором щелочи. При этом в раствор переходит до 70% содержащихся в биомассе белков, т.е. наблюдается потеря значительной части белков и других биологически активных компонентов.

Ценность белковых продуктов заключается в высоком содержании белка и его полноценности. Синезеленые водоросли отличает от других видов сырья, помимо наличия полноценного белка, наличие в составе богатого комплекса разнообразных биологически активных веществ. Поэтому, на наш взгляд, целесообразно получать белковые продукты из синезеленых водорослей по технологии, обеспечивающей максимальное сохранение биологически активных компонентов.

Биохимический состав синезеленых водорослей рода Phormidium характеризуется незначительным содержанием липидов, соответственно, технология получения белковой добавки не требует операции удаления липидов.

Предлагаемая нами технология предусматривает отделение биомассы от питательной среды, удаление загрязнений, дезинтеграцию клеток, тепловую детоксикацию и денуклеизацию, удаление влаги высушиванием и измельчение до порошкообразного состояния.

Поступающая из культиватора на обработку суспензия содержала от 5 до 10 г/дм3 сухого вещества биомассы. На поверхности клеток, волокон биомассы находилось большое количество жидкого субстрата, содержащего неорганические соли, продукты метаболизма водорослей. Биомассу отделяли от жидкости на сите с размером ячеи 1,0х1,0 мм и промывали для удаления компонентов питательной среды питьевой водой, соответствующей требованиям СанПиН 2.1.4.1074. Расход воды составлял 10:1.

Размер ячеи оказывает влияние на потери биомассы за счет потери отдельных клеток, целых трихомов с промывными водами. Для выбора размера ячеи сита промывание проводили на ситах с размером ячеи 1,5х1,5, 1,0х1,0, 0,5х0,5 мм. Синезеленые водоросли рода Phormidium образуют длинные нити (трихомы), связанные между собой полисахаридной слизью. Такие структуры хорошо задерживаются на сите с крупной (1,5х1,5 мм) ячеей. Минимальные потери - 0,5% от массы исходного сырья получили при использовании сита с размером ячеи 0,5х0,5 мм. Однако при этом из-за забивания ячеи сита биомассой резко возросла продолжительность промывания. Оптимальным оказалось промывание биомассы на сите с размером ячеи 1,0х1,0 мм. Температура воды в начале промывки не должна превышать 25-30оС для предотвращения коагуляции загрязнений белковой природы. Последующую промывку можно вести горячей водой.

Промывание вели до исчезновения в промывной воде следов сульфат-ионов, определяемых реакцией с ионами бария, т. к. содержание сульфат-ионов в питательной среде при культивировании синезеленых водорослей наибольшее. Для равномерности протекания процесса промывание проводили при перемешивании. При медленном, осторожном перемешивании клеточные стенки не повреждаются, не происходит их вымывания и потерь внутриклеточного содержимого.

После промывки биомассы содержание влаги в ней достигало 95%, что требовало на последующих этапах выпаривания, сушки, сопровождающихся значительными энергетическими затратами. Значительная часть влаги является свободной, находится на поверхности водорослевой массы и легко удаляется отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием. Фильтрование и отстаивание проводили на сите с размером ячеи 1,0х1,0 мм до прекращения отделения воды. Продолжительность процесса составила 35-40 мин. При таком способе отделения влаги содержание сухих веществ в массе составило около 15%, что недостаточно для проведения дальнейших операций. Более полного отделения влаги достигали центрифугированием. Центрифугирование производили при режимах 12, 28, 50, 100 g. Центрифугирование при частоте вращения 50 g сопровождалось разрушением клеточных оболочек и вытеканием внутриклеточного содержимого - промывная вода приобретала сине-фиолетовый цвет. Потеря внутриклеточной жидкости, содержащей растворенные белки, нежелательна. Был найден оптимальный режим центрифугирования, при котором достигалось удаление воды из биомассы, но не наблюдалось разрушение клеток - 28 g, продолжительность 2 мин. При этом остаточное содержание сухих веществ составило 20%.

После центрифугирования биомассу подвергали сушке после предварительного измельчения. Измельчение массы необходимо для сокращения продолжительности сушки, т. к. прочные клеточные стенки слизистые чехлы водорослевых нитей препятствуют испарению внутриклеточной влаги. Однако эксперименты показали, что если разрушение нитей в блендере ножевого типа при частоте вращения 1000 об/мин происходит в течение 45 с, то для разрушения клеток требуется большая продолжительность процесса. Возможная причина этого заключается в малых размерах клеток и эластичности клеточных стенок. Микроскопические исследования показали, что измельчение в течение более 1,5 мин мало изменяло микроструктуру биомассы.

Пюреобразная биомасса содержала 80 % воды.

Измельченную массу для детоксикации, денуклеизации и стерилизации подвергали тепловой обработке при 105оС в течение 10 мин.

Сушку осуществляли в тонком, не более 2 мм, слое массы потоком горячего воздуха температурой 80-85оС до содержания влаги не выше 8%. При более высоких температурах происходило спекание массы продукта. После сушки массу охлаждали в сушилке потоком холодного воздуха до температуры не выше 20оС.

Высушенную массу измельчали на блендере до порошкообразного состояния, пригодного для таблетирования.

Таким образом, на основе лабораторных исследований обоснована технология получения пищевой добавки из биомассы синезеленых водорослей.

Высокая скорость прироста биомассы термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium при их искусственном культивировании позволяет рассматривать этот объект как сырье для промышленного получения ценных компонентов, в том числе белка.

При реализации процесса в промышленных продукция биомассы может достигать 4,38 тонн с гектара в год, что в пересчете на белок составляет 1,3 т/га в год.


Библиографическая ссылка

Ефимов А.А., Ефимова М.В. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ ИЗ СИНЕЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 11. – С. 84-85;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3738 (дата обращения: 24.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074